电力驱动单元（EDU）在现代电动汽车中处于核心地位，它们将电机构和传动系统结合到一个紧凑的单体系统中。 这些单元对于实现电动汽车的效率、性能和可靠性至关重要。
设计EDU的一个关键挑战是确保有效的润滑。 适当的润滑可以减少摩擦、降低组件磨损并帮助散热，所有这些都是保持系统长寿命和高效性的关键。 此外，由于 EDU 以高速和变化的负载运行，优化润滑对于实现峰值性能并满足严格的耐久性要求至关重要。
该模拟案例探讨了 EDU 内的润滑行为，重点关注油如何分布以及如何与关键部件相互作用。
第二部分的目标：检查电动机润滑的关键区域
第二部分和第三部分的重点是分析电力驱动装置 (EDU) 两个主要区域的润滑情况：电动机和变速箱。 虽然这项研究是在一次综合模拟中进行的，但将其分为这几个部分可以获得更清晰的认识，并降低复杂性。
第二部分专门针对电驱动电机（E-engine），其中包括转子、绕组（WDG）和定子等关键部件。 与变速箱中润滑剂主要用于减少摩擦和磨损不同，电驱动电机中润滑剂的主要功能是散热。 为了评估这一点，仿真重点监测关键区域的油液覆盖率，并通过“战略性放置”的采样窗口分析流动行为。 这些测量结果为了解润滑油在该区域的有效散热能力提供了宝贵的信息。
案例说明
EDU 模拟的总体设置如下图所示。 为避免重复，这里专门介绍 电动机 部分。 有关变速箱设置的详细说明，请参考第三部分 Part III. 。
该模拟设有八个入口，每个入口对应转子内的一个通道。 这些入口的流速源自第一部分 的结果Part I. :
- 样本 1: 1.15 L/min
- 样本 2: 1.80 L/min
- 样本 3: 1.25 L/min
- 样本 4: 1.80 L/min
各入口连接至一个单一出口（在图中以红色方框突出显示）。 这样的设置确保流体以 12 升 / 分钟的流速通过该出口流出计算域。 随后，流体被回收并重新分配至各入口，以维持预先设定的流速。
与第一部分相同，转子的最终转速为每分钟 2000 转。 唯一的区别在于，其转速会在 0.2 秒内逐渐提升至此转速。
用于监测模拟情况的样本窗口如下图所示：
模拟采用了 0.064 毫米的颗粒粒径，颗粒总数约为 500 万。 初始颗粒分布如下图所示：
仿真结果
轴承
以下对两个转子轴承的性能进行分析，并通过图表展示其润滑行为随时间的变化情况。
轴承 2（左图）：
- 大约 1 秒后达到稳定状态。
- 轴承内始终保持约 2.25 毫升的润滑剂用于润滑。
- 进出轴承的流速稳定在约 2.5 升 / 分钟。
轴承 1（右图）：
- 大约 3 秒后达到稳定状态。
- 轴承内始终保持约 8 毫升的润滑剂用于润滑。
- 进出轴承的流速稳定在约 5 升 / 分钟。
以下渲染图展示了模拟进行 5 秒后 ** 轴承 2（左）** 和 轴承 1（右） 的状态：
绕组
- 下图展示了 绕组样本的流入和流出流量。
- 5 秒后，流入和流出量几乎趋于平衡。
- 此时，流入量约为 27.5 升 / 分钟，而流出量为 26.5 升 / 分钟，这表明该区域仍有少量流体持续积聚。 这意味着在该区域，模拟尚未完全达到稳定状态。
- 样本中的润滑油量约为 250 毫升，从统计数据来看，这意味着流体 每秒交换两次。
绕组流体分布渲染图
以下渲染图展示了模拟 5 秒后绕组区域内的流体分布及覆盖率情况：
- 左图： 绕组区域的流体分布情况，为了更直观，实心绕组被隐藏起来。
- 右图： 显示了实心绕组，隐藏了流体，绕组表面叠加了 时间平均覆盖率（平均时间：1 秒）。
主要观察结果：
- 流体主要存在于绕组肋条之间的间隙中。
- 在绕组端部观察到最高的覆盖率，此处流体直接从转子喷射而出。
总结
本案例研究聚焦于分析电驱动单元（EDU）中 电动机 部分的润滑行为，EDU 是现代电动汽车的关键部件。 该研究旨在通过模拟润滑情况，实现有效的散热，确保系统的耐用性和效率。
主要研究发现包括：
- 轴承： 两个转子轴承均实现了稳态润滑，轴承 2 的流入流速稳定在 2.5 升 / 分钟，轴承 1 稳定在 5 升 / 分钟。 轴承 2 和轴承 1 内分别有 2.25 毫升和 8 毫升的润滑油，确保在运行条件下性能稳定。
- 绕组： 流体分布表明，绕组肋条之间的间隙是流体主要积聚点，在绕组端部，由于直接受到来自转子的喷射，覆盖率最高。 润滑油每秒交换两次，确保高效冷却和散热。
通过运用高分辨率模拟和精心设置的样本窗口，本研究为深入了解电驱关键区域的润滑行为提供了宝贵信息。 这些知识有助于设计更高效、更可靠的 EDU，进而提升电动汽车的性能和耐用性。
